7月1日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校高敏銳教授與唐凱斌教授團隊合作，報道了一種銅摻雜改性的鉬鎳基合金催化劑，成功解決了陰離子交換膜燃料電池（AEMFC）啟停過程中的陰極腐蝕難題。該催化劑在堿性介質中表現出優異的氫氧化反應催化活性和對氧還原反應的惰性。這種獨特的雙功能特性使其能夠有效抑制啟停階段由寄生氧還原反應引發的瞬時界面電位驟升，從而保護陰極。相關成果日前發表在國際學術期刊《德國應用化學》上。

氫氣燃料電池作為一種清潔高效的能源轉換技術，其耐久性和成本是規模化應用的主要瓶頸。其中，啟停過程中的反向電流衰減現象導致的陰極腐蝕是影響耐久性的關鍵問題。在啟停過程中，陽極會形成氫氣和空氣共存區域，引發寄生氧還原反應，產生超過1.5伏特的界面電位差，導致陰極碳載體和催化劑嚴重氧化降解。傳統解決方案依賴復雜系統（如惰性氣體吹掃）或昂貴的抗腐蝕材料，增加了成本和系統復雜性。

研究團隊通過微波加熱和后續熱處理成功制備了鉬鎳基合金催化劑，并將其用作陰離子交換膜燃料電池陽極催化劑的膜電極組件進行模擬啟停循環測試。結果顯示，相比傳統的鉑/碳陽極，使用該催化劑的電池在啟停過程中陰極電位躍遷從1.4伏特大幅降低至安全范圍。經過10次啟停循環后，陰極催化劑層厚度幾乎保持不變，陰極電荷轉移阻抗的增幅也遠低于鉑/碳，峰值功率密度保持率達61%，顯著優于鉑/碳（28%）和未摻雜鉬鎳合金（47%），陰極腐蝕現象近乎消失。

研究人員表示，該研究工作開發了一種高效的非貴金屬陽極催化劑，為解決燃料電池啟停過程中的關鍵反向電流衰減問題提供了一種簡便有效的方案，無需復雜的系統改造即可顯著提升電池耐久性。

（中國科大供圖）